疊前AVA同時反演的道集優(yōu)化處理及應用效果

鮑熙杰

（中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

0 引言

AVO 反演技術(shù)利用地震反射振幅在不同偏移距/角度的相對改變特征，量化反射界面上下介質(zhì)彈性參數(shù)的變化。這種基于疊前地震振幅數(shù)據(jù)的反演技術(shù)拓展了常規(guī)疊后反演的能力，可以定量估算出控制AVO響應的巖石物理彈性參數(shù)，即縱波波阻抗、橫波波阻抗和密度（這些屬性可以提供有關(guān)地層巖性及流體性質(zhì)的信息），進而預測出勘探有利區(qū)。目前，疊前AVA 同時反演技術(shù)（P 波和S 波阻抗聯(lián)合反演技術(shù)）已得到業(yè)界認可，并較為廣泛地應用于儲層預測和烴類檢測［1-7］。

與疊后波阻抗反演比較，疊前反演并非易事，必須做好3 方面工作：1）測井曲線優(yōu)化處理，使得測井曲線真實反映地層原狀物理性質(zhì)，消除儀器和操作等因素影響；2）地震巖石物理分析，分析疊前反演得到的彈性參數(shù)能否有效識別巖性或流體；3）用于疊前反演的道集優(yōu)化處理，須保證道集能夠揭示地下介質(zhì)的AVO 特征［8］。除此之外，筆者認為，低頻趨勢模型是另一重要影響因素，控制著反演的宏觀趨勢。這需要根據(jù)地質(zhì)、測井信息建立反映沉積、構(gòu)造變化的低頻模型，其精度的高低影響預測指向。

疊前道集（如CMP，CRP 等）質(zhì)量的高低決定著疊前反演結(jié)果的可信度及效果。地震勘探雖然已從構(gòu)造勘探為主向巖性勘探轉(zhuǎn)變，但目前地震處理仍以構(gòu)造成像為主，較少為儲層描述進行保持AVO 特征的處理。即使運用先進復雜的疊前反演算法，采用處理不恰當?shù)牡卣鸬兰瘮?shù)據(jù)同樣會嚴重影響最終的反演效果。針對這一問題，本文提出了CRP 道集優(yōu)化處理技術(shù)流程，并通過實例分析了疊前道集數(shù)據(jù)質(zhì)量對疊前反演的影響。

1 道集優(yōu)化處理方法

除地震采集因素的影響外，地震數(shù)據(jù)處理階段中不合理的處理流程和參數(shù)也會破壞道集的振幅相對關(guān)系，從而影響后續(xù)AVO 分析及反演。為此，在疊前反演前必須對地震道集的振幅特征進行嚴格的檢查，以保證能夠滿足疊前反演的要求。本次實例所用地震數(shù)據(jù)來自海-塔盆地TN 地區(qū)，圖1為該區(qū)典型井正演道集與井位處地震實際CRP 道集的對比。

圖1 地震CRP 道集與正演道集對比

雖然已對三維地震數(shù)據(jù)進行了精細處理（疊前時間偏移），但從圖1可以看出，原始地震CRP 道集與AVO 正演道集差異較大，尤其是CRP 道集的近道能量較弱，這是目前疊前（時間/深度）偏移普遍存在的問題。通過仔細分析疊前CRP 道集認為，原始道集主要存在的問題有信噪比偏低，道集未拉平，近道能量弱。為了滿足疊前反演的要求，需要對疊前CRP 道集作進一步優(yōu)化處理。

1.1 疊前去噪

噪聲是地震信號中的無用信息，在具體應用環(huán)境中應當壓制，本文應用環(huán)境是疊前彈性參數(shù)反演。疊前去噪的主要目的是提高道集的信噪比，疊前彈性參數(shù)反演需要輸入不同偏移距的子疊加，由于參與子疊加的數(shù)據(jù)減少（相對于全疊加），因此，其子疊加的信噪比有降低傾向。如果其信噪比偏低，則會引起疊前彈性參數(shù)反演精度的降低，因為噪聲會造成反演不穩(wěn)定。為保證算法穩(wěn)定，反演要以犧牲分辨率為代價。假定任何存在于傳統(tǒng)處理結(jié)果中的噪聲均是隨機的（如果道集存在相干噪聲，則需進行傾角或空間濾波處理），為了消除或壓制噪聲，本文采用F-X 預測去噪技術(shù)［9］。該技術(shù)是根據(jù)復數(shù)向前一步預測的方法，分離出可預測的有效信號和不可預測的隨機噪聲。

1.2 道集拉平

AVO 理論假設道集的反射同相軸是水平的，而這種拉平的特征僅出現(xiàn)在正演合成道集中，實際道集常出現(xiàn)同相軸非對齊的現(xiàn)象（速度、子波的差異等因素影響）。目前，拉平道集［8］主要有2 類方法：一類為靜校正法，另一類為速度調(diào)整法。

靜校正法假定在地震射線路徑上局部速度擾動引起道集同相軸波動（不能使用全局速度場調(diào)整），可看作由靜校正誤差引起，通過逐道確定靜校正漂移量，其結(jié)果需要最小化同相軸的最小二乘擬合誤差［10］。

速度調(diào)整法假定道集不平由剩余NMO 引起，可通過二階和四階均方根速度場高分辨率估計來校正。

本文采用Swan［11］提出的基于速度調(diào)整的道集拉平方法，該方法利用AVO 技術(shù)，進行自動剩余NMO分析以達到剩余時差校正的目的。

1.3 剩余能量補償

疊前時間偏移CRP 道集明顯存在中間能量強、兩邊能量弱的問題，而AVO 特征不可能出現(xiàn)這一狀況。筆者認為這種現(xiàn)象是由偏移之前CMP 道集內(nèi)偏移距分布不均造成的，也就是由近遠偏道集的覆蓋次數(shù)少引起的（與地震采集的觀測系統(tǒng)有關(guān)［12］）。這一問題可在處理環(huán)節(jié)中加以解決，即根據(jù)CMP 道集中覆蓋次數(shù)信息，對疊前時間偏移后CRP 道集進行基于覆蓋次數(shù)的能量調(diào)整，該方法經(jīng)過證明是可行的。

而本次研究的地震數(shù)據(jù)為最終成果數(shù)據(jù)，道頭字段中沒有偏移距覆蓋次數(shù)信息，顯然上述方法失去了實現(xiàn)的基礎。在成果數(shù)據(jù)出現(xiàn)此問題的情況下，只能考慮剩余能量補償，其方法實現(xiàn)的途徑有2 種。

第1 種是基于模型AVO 特征的背景趨勢能量補償［13］。該方法為模型驅(qū)動，對一定時窗內(nèi)道集偏移距振幅能量變化進行統(tǒng)計，通過對比模型及實際AVO 趨勢，求取隨偏移距變化的刻度因子。將刻度因子用于實際道集，實現(xiàn)目的層背景趨勢意義下的偏移距振幅能量補償。應用該方法的前提是區(qū)域地質(zhì)特征明確，對有利儲層區(qū)域和非有利儲層區(qū)域有一定的了解［13］，但一般該條件無法得到滿足。

第2 種是簡單易行的大時窗多道能量均衡方法，需正演AVO 道集來調(diào)整時窗參數(shù)。

本研究采用第2 種方法，對工區(qū)內(nèi)15 口井進行處理，結(jié)果證明采用這種方法完全符合AVO 特征。

2 應用效果分析

疊前AVA 同時反演是疊后約束稀疏脈沖反演的擴展［14］，根據(jù)選擇的彈性參數(shù)配置，對不同角度或偏移距疊加后的多個地震數(shù)據(jù)體同時進行聯(lián)立求解，通過最小化合成地震記錄與實際地震記錄之間的差異（同時受控于值域范圍約束），反演出縱波波阻抗、橫波波阻抗等彈性參數(shù)。

疊前反演可提供具有真實物理意義的參數(shù)，還能消除子波調(diào)諧及減小反演算子范圍之外的噪聲。標準的疊前彈性參數(shù)反演工作流程主要包括：1）子波提取；2）低頻趨勢模型建立；3）反演參數(shù)優(yōu)選及數(shù)據(jù)反演。

在子波提取中，子波估計是對過井點實際測井資料計算的反射系數(shù)序列和井旁地震道的幅度包絡進行對比，然后通過設計濾波器，判斷最優(yōu)子波。判斷最優(yōu)子波的依據(jù)是井旁實際地震道與合成記錄之間的匹配程度。

道集優(yōu)化處理前后疊前反演剖面的對比情況見圖2?？梢钥闯觯瑑?yōu)化處理后的縱波波阻抗和vp/vs剖面，信噪比提高，空間連續(xù)性變好，反演結(jié)果更加合理。

圖2 道集優(yōu)化處理前、后反演剖面

圖3為研究區(qū)巖性及流體特性交會分析圖，其中巖性主要有泥巖、砂巖等，砂巖根據(jù)所含流體的不同，又分為含水砂巖、含油砂巖。該交會圖可用于劃分巖性，但油砂和水砂難以區(qū)分。圖4為基于圖3的疊前反演砂巖厚度預測反演平面圖。

對比圖3、圖4可知，原始地震反演儲層預測分布范圍明顯大于優(yōu)化處理后地震反演儲層預測分布范圍。在實際工作應用中，如不注意此問題，在地質(zhì)勘探設計中直接利用原始地震數(shù)據(jù)進行勘探評價及井位設計，將會存在較大風險，可能導致出現(xiàn)失利井，儲層或儲量預測不準。

圖3 縱橫波速度比-縱波波阻抗交會

圖4 預測的儲層砂巖厚度

3 結(jié)束語

疊前彈性參數(shù)反演（AVA）對地震道集數(shù)據(jù)提出了更高要求，為消除或削弱非儲層特征因素對AVO 特征的影響，用于疊前反演的地震成果道集數(shù)據(jù)需要進一步優(yōu)化處理。基于實際地震道集數(shù)據(jù)，本文考慮了信噪比、道集拉平、剩余能量的影響，采取了相應技術(shù)進行處理。通過AVO 正演對比及反演效果分析，證明CRP道集數(shù)據(jù)如不進行一些必要的優(yōu)化處理，將會在疊前彈性參數(shù)反演中引入較大誤差，從而影響反演成果數(shù)據(jù)體的解釋和應用效果。

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